畢業(yè)設(shè)計(jì)--轎車主減速器差速器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　轎車主減速器差速器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車的驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或者直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左右車輪，并獲得差速要求。在驅(qū)動(dòng)橋中，實(shí)現(xiàn)這一系列功用的主要部件有主減速器、差速器、半軸，還包括其他傳動(dòng)裝置和橋殼。本設(shè)計(jì)主要就驅(qū)動(dòng)橋的原理進(jìn)行了仔細(xì)的了解與陳

2、述，對桑塔納2000的驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器、差速器、半軸等重要部件等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)的原則與步驟，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過程中，還分析了有關(guān)部件需要采用的方法、可行性方案討論等，并對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行了思考，最后就重要的部件與裝配用工程圖紙的方式展示。</p><p>　　關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 半軸</p><p>　　The Desig

3、n of the main reducer and Differential</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Vehicle drive axle at the end of the transmission system, the basic skills to use is to increase the transmis

4、sion came directly from the drive shaft or torque, the torque distribution to the left and right wheels, and get differential requirements. In the drive axle, the realization of the usefulness of the main parts of this s

5、eries are the main reducer, differential, axle, but also other transmission devices and axle. The main design principle of the drive axle was carefully understanding and s</p><p>　　Keywords：Drive axle Main

6、 reducer Differential Axle</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要i</b></p><p>　　Abstractii</p><p><b>　　目 錄iii</b></p>

7、<p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題的背景與意義1</p><p>　　1.2 研究的基本內(nèi)容1</p><p>　　1.2.1主減速器的作用1</p><p>　　1.2.2主減速器的工作原理1</p><p>　　1.2.3

8、國內(nèi)主減速器的狀況1</p><p>　　1.2.4國內(nèi)與國外差距2</p><p>　　1.3 課題研究內(nèi)容2</p><p>　　第二章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析4</p><p>　　第三章 主減速器的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 主減速器概述6</p><p>　　3

9、.2 主減速器方案的選擇6</p><p>　　3.3 主減速器主從動(dòng)齒輪的支承形式6</p><p>　　3.3.1主動(dòng)雙曲面齒輪6</p><p>　　3.3.2從動(dòng)齒輪6</p><p>　　3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算7</p><p>　　3.4.1主減速器計(jì)算載荷的確定7<

10、;/p><p>　　3.4.2主減速器基本參數(shù)的選擇9</p><p>　　3.4.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計(jì)算（由EXCEL生成）11</p><p>　　3.4.4主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算16</p><p>　　3.4.5主減速器齒輪的材料及熱處理19</p><p>　　3.4.6主減速器

11、軸承的計(jì)算20</p><p>　　第四章 差速器設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇25</p><p>　　4.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇25</p><p>　　4.2.1行星齒輪數(shù)目的選擇25</p><p>　　4.2.2行星齒輪球面半徑的確定25</p>

12、<p>　　4.2.3行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇26</p><p>　　4.2.4差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定27</p><p>　　4.2.5壓力角27</p><p>　　4.3 差速器齒輪的集合計(jì)算28</p><p>　　4.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算30</p><

13、;p>　　第五章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.1 半浮式半軸計(jì)算載荷的確定31</p><p>　　5.1.1半浮式半軸在上述第一種載荷工況下載荷31</p><p>　　5.1.2半浮式半軸在上述第二種載荷工況下載荷33</p><p>　　5.1.3半浮式半軸在上述第三種載荷工況下載荷34</p&

14、gt;<p>　　5.2 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算34</p><p>　　5.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料與熱處理方式35</p><p>　　第六章 結(jié)論36</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p&g

15、t;<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1選題的背景與意義</p><p>　　桑塔納型汽車是日常生活中常見的轎車，通過學(xué)校的實(shí)習(xí)我也對此車的構(gòu)造及各總成的原理有了一定的了解，同時(shí)結(jié)合以前課堂學(xué)習(xí)的理論知識，對于進(jìn)行汽車一些總成的設(shè)計(jì)有了一定的理論基礎(chǔ)，現(xiàn)選擇課題內(nèi)容為對該汽車的使用性能的驅(qū)動(dòng)橋（主減速器及差速器與殼體）進(jìn)

16、行設(shè)計(jì)。通過本課題可以進(jìn)一步加深汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)及汽車各總成的工作原理、特別是本課題的驅(qū)動(dòng)橋中主減速器及差速器與半軸的認(rèn)識和了解；同時(shí)經(jīng)過設(shè)計(jì)過程，了解學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代汽車工業(yè)的新設(shè)計(jì)方法及新技術(shù)；對于即將從事汽車行業(yè)工作的我也是一種鍛煉，為即將的工作做鋪墊。</p><p>　　1.2 研究的基本內(nèi)容</p><p>　　1.2.1主減速器的作用</p><p>　

17、　汽車傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。而主減速器是在汽車傳動(dòng)系中起降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來實(shí)現(xiàn)減速的，采用圓錐齒輪傳動(dòng)則可以改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在200至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)

18、速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需要很大，齒輪的半徑也相應(yīng)加大，也就是說變速箱的尺寸會(huì)加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。</p><p>　　1.2.2主減速器

19、的工作原理</p><p>　　從變速器或分動(dòng)器經(jīng)萬向傳動(dòng)裝置輸入驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩首先傳到主減速器，主減速器的一對齒輪增大轉(zhuǎn)矩并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向。</p><p>　　1.2.3 國內(nèi)主減速器的狀況 </p><p>　　現(xiàn)在國家大力發(fā)展高速公路網(wǎng)，環(huán)保、舒適、快捷成為汽車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭

20、矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為汽車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。</p><p>　　在產(chǎn)品上，國內(nèi)汽車市場用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國撇N公司技術(shù)的485單級減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級系列車橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)，都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)市場需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)

21、品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、proE等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用;齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一

22、步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上</p><p>　　1.2.4 國內(nèi)與國外差距</p><p>　　我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造

23、技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國國情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)

24、、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破。</p><p>　　1.3 課題研究內(nèi)容</p><p>　　車用減速器發(fā)展趨勢和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率，低噪聲、低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢

25、以及商用車的最高車速的提升來看，公路用車橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展:在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬次以上);在額定軸荷相同時(shí)，車橋的超載能力更強(qiáng);主減速器齒輪使用壽命更長、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤滑密封性能更好;整體剛性好，速比范圍寬。</p><p>　　汽車主減速器的汽車驅(qū)動(dòng)橋中的一個(gè)重要部件，汽車驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，

26、并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼組成。設(shè)計(jì)主減速器時(shí)應(yīng)滿足如下基本要求：</p><p>　　1）選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；</p><p>　　2）在各種足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；&l

27、t;/p><p>　　3）驅(qū)動(dòng)橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減少不平路面給驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；</p><p>　　4）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性要求；</p><p>　　5）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，無噪聲或低噪聲；</p><

28、p>　　6）驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求；</p><p>　　7）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率；</p><p>　　8）結(jié)構(gòu)簡單，維修、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性好，制造容易。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要先了解驅(qū)動(dòng)橋的原理，對桑塔納2000驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器、差速器、半軸等重要部件等進(jìn)

29、行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)的原則與步驟，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過程中，還分析了有關(guān)部件需要采用的方法、可行性方案討論等，并對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行了思考，最后對重要的部件與裝配關(guān)系用工程圖和部分三維模型表示出來。在本設(shè)計(jì)中還采用了AutoCAD和UG繪圖軟件分別進(jìn)行了工程圖的繪制和實(shí)體造型，通過對AutoCAD的編輯工具與命令的運(yùn)用，掌握了從AutoCAD基礎(chǔ)基礎(chǔ)零件的繪制→各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機(jī)械圖繪

30、制的工作流程。另外還運(yùn)用UG繪圖軟件，運(yùn)用初步的操作繪制出了主減速器的主、從動(dòng)錐齒輪，差速器的行星齒輪、半軸齒輪等的實(shí)體造型，為今后更好的學(xué)習(xí)和掌握各種應(yīng)用軟件和技能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　第二章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析</p><p>　　由于要求設(shè)計(jì)的是家用型轎車，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)級別的驅(qū)動(dòng)橋，一般選用非斷開式結(jié)構(gòu)以與非獨(dú)立懸架相適應(yīng)，該種形式的驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)

31、動(dòng)車輪的剛性空心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都裝在其中，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車輪都屬于簧下質(zhì)量。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：</p><p>　　1)中央單級減速驅(qū)動(dòng)橋。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式， 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動(dòng)比小于6的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級減速驅(qū)動(dòng)橋。目前的中央單級

32、減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。</p><p>　　2)中央雙級驅(qū)動(dòng)橋。在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級驅(qū)動(dòng)橋主要有2種類型：一類如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級減速器中預(yù)留好空間，當(dāng)要求增大牽引力與速比時(shí)，可裝入圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動(dòng)橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛

33、克威爾系列產(chǎn)品，當(dāng)要增大牽引力與速比時(shí)，需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級驅(qū)動(dòng)橋，這時(shí)橋殼可通用，主減速器不通用， 錐齒輪有2個(gè)規(guī)格。</p><p>　　由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時(shí)，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅(qū)動(dòng)橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動(dòng)橋來發(fā)展，而是作

34、為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動(dòng)橋存在。</p><p>　　3)中央單級、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當(dāng)前輪邊減速橋可分為2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。</p><p>　?、賵A錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動(dòng)構(gòu)成的輪邊減速器，輪邊減速比為固定值2，它一般均與中央單級橋組成為

35、一系列。在該系列中，中央單級橋仍具有獨(dú)立性，可單獨(dú)使用，需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩，使?fàn)恳υ龃蠡蛩俦仍龃髸r(shí)，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其“三化”程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值2，因此，中央主減速器的尺寸仍較大，一般用于公路、非公路軍用車。</p><p>　　②圓柱行

36、星齒輪式輪邊減速橋。單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋，一般減速比在3至4.2之間。由于輪邊減速比大，因此，中央主減速器的速比一般均小于3，這樣大錐齒輪就可取較小的直徑，以保證重型汽車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質(zhì)量大，價(jià)格也要貴些，而且輪穀內(nèi)具有齒輪傳動(dòng)，長時(shí)間在公路上行駛會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱；因此，作為公路車用驅(qū)動(dòng)橋，它不如中央單級減速橋。</p><p>　　綜上所述，由于設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)

37、比為4.444，小于6。況且由于隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化，驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢，主要是單級驅(qū)動(dòng)橋還有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(l) 單級減速驅(qū)動(dòng)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，制造工藝簡單，成本較低， 是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位；</p><p>　　(2) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)

38、展；</p><p>　　(3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。因此，汽車不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性；</p><p>　　(4) 與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性提高。</p><p>　　單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景

39、。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看， 本設(shè)計(jì)主減速比小于6下，應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動(dòng)橋。</p><p>　　第三章 主減速器的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 主減速器概述</p><p>　　桑塔納2000泛采用單級主傳動(dòng)，該主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，成本低，使用簡單，但主傳動(dòng)比不能太大，一般，而轎車一般為，因?yàn)檫M(jìn)一步提高將增大從動(dòng)輪直徑，從而減少離地間隙和使從動(dòng)輪熱處理復(fù)

40、雜。</p><p>　　單級主減速器有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪等兩種形式。</p><p>　　主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個(gè)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此可以承受較大的負(fù)荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時(shí)嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作

41、平穩(wěn)，噪聲和振動(dòng)小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點(diǎn)，比如對嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會(huì)使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大；但是當(dāng)主傳動(dòng)比一定時(shí)，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪小，從而可以得到更大的離地間隙，有利于實(shí)現(xiàn)汽車的總體布置。</p><p>　　3.2 主減速器方案的選擇</p><p>　　因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒

42、輪直徑比螺旋錐齒輪小。所以一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于4．5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。</p><p>　　3.3 主減速器主從動(dòng)齒輪的支承形式</p><p>　　3.3.1主動(dòng)雙曲面齒輪</p><p>　　對于在轎車和裝載質(zhì)量在2T一下的載貨汽車上，由于載荷較小，主減速器主動(dòng)齒輪的軸線偏轉(zhuǎn)角的絕對值不大，所以主動(dòng)錐齒輪最好采用結(jié)構(gòu)簡單，布

43、置方便及成本較低的懸臂式支承，</p><p>　　3.3.2 從動(dòng)齒輪</p><p>　　主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離和d之比例而定。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端朝內(nèi)相向，小端朝外相背。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐

44、齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)是c等于或大于d。</p><p>　　圖3-1 從動(dòng)錐齒輪支承形式</p><p>　　3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　按實(shí)際需要，桑塔納2000為前驅(qū)二輪驅(qū)動(dòng)，根據(jù)汽車輪廓，查閱相關(guān)資料，初定主減速比為4.5，由于是較普通家用汽車，查閱桑塔納2000具體的功率可知：&l

45、t;/p><p>　　表3-1 桑坦納2000有關(guān)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)公式，由于4.444符合標(biāo)準(zhǔn)，故取主減速比為4.444.</p><p>　　3.4.1 主減速器計(jì)算載荷的確定</p><p>　　1）、按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 </p><p><b>　　(3

46、-1)</b></p><p>　　式中: ——發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳 動(dòng)比，在此取15.354，此數(shù)據(jù)此參考桑塔納2000車型；</p><p>　　——發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，此數(shù)據(jù)參考桑塔納2000車型在此取150；</p><p>　　——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取0.9；&l

47、t;/p><p>　　——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1；</p><p>　　——由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類汽車取=1.0，當(dāng)性能系數(shù)>0時(shí)可取=2.0。</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　?。ㄆ嚌M載時(shí)

48、的總質(zhì)量在此取1640）</p><p><b>　　因?yàn)?</b></p><p><b>　　所以 即</b></p><p><b>　　由以上各參數(shù)可求</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><

49、p>　　2）、 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中 : ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，預(yù)設(shè)前橋所承載的負(fù)荷；</p><p>　　——輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取0.85；對于越野汽車取1.0；對于安裝有專門的防滑寬

50、輪胎的高級轎車，計(jì)算時(shí)可取1.25；故取值0.85；</p><p>　　——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號為195/60R14，滾動(dòng)半徑為0.287m； ，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.9，由于沒有輪邊減速器取1.0。</p><p>　　所以 </p><p>　　3）、 按汽

51、車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p>　　對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定： </p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　式中：——汽車滿載時(shí)的總重量，參考桑塔納2000在此??；</p><p>　　——所牽引的掛車

52、滿載時(shí)總重量，但僅用于牽引車的計(jì)算，故為0；</p><p>　　——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對于轎車可取0.010～0.015；在此取0.012</p><p>　　——汽車正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對于轎車可取0.08，故在此取0.08；</p><p>　　——汽車的性能系數(shù)在此取0；</p><p>　　，，——見上式的說明。</

53、p><p>　　所以 </p><p>　　以上公式參考[1]式（3-10）～式（3-12）</p><p>　　3.4.2 主減速器基本參數(shù)的選擇</p><p>　　主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)和，主從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑、、端面模數(shù)、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等。</p&g

54、t;<p>　　1）、主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和</p><p>　　選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：</p><p>　　1、為了磨合均勻，，之間應(yīng)避免有公約數(shù)；</p><p>　　2、為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于50；</p><p>　　3、主傳動(dòng)比較小時(shí)，可取7～12，但還要

55、考慮離地間隙；</p><p>　　4、對于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。</p><p>　　以上要求參考[1]中表3-12、表3-13,</p><p><b>　　取=9、=40。</b></p><p>　　2）、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)</p><p>　　可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初

56、選，即</p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　式中：——直徑系數(shù)，一般取13.0～16.0；</p><p>　　——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，為和中的較小者。</p><p>　　所以 </p><p>　　初選 則 </

57、p><p><b>　　參考[1]，可取</b></p><p><b>　　故初選，</b></p><p><b>　　校核是否合適，其中</b></p><p>　　故此處 ，因此滿足校核。</p><p>　　3）、從動(dòng)齒輪齒面寬F<

58、/p><p>　　雙曲面齒輪的齒面寬一般取為：</p><p>　　4）、雙曲面齒輪的偏移距E</p><p>　　對于轎車、輕型客車、貨車、E值不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距的40%，或接近于的20%。</p><p>　　故偏移距E可取 </p><p><b>　　故初取偏移距</b>&

59、lt;/p><p>　　5）、中點(diǎn)螺旋角的選擇</p><p>　　雙曲面齒輪傳動(dòng)由于有了偏移距E，使主、從動(dòng)齒輪的中點(diǎn)螺旋角不等，且主動(dòng)齒輪的大，從動(dòng)齒輪的小。但是，在選擇螺旋角的時(shí)，應(yīng)考慮它對齒面重疊系數(shù)輪齒強(qiáng)度和軸向力的影響。螺旋角應(yīng)足夠大，以使。因愈大，傳動(dòng)就愈平穩(wěn)、噪聲就愈低。對于轎車，應(yīng)使。當(dāng)時(shí)可得到很好的效果，但螺旋角過大會(huì)使軸向力過大，因此兼顧考慮。</p>&l

60、t;p>　　汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為35°～40°，而商用車選用較小的值以防止軸向力過大，通常取35°，在此初選用為40°。</p><p><b>　　6）、螺旋方向</b></p><p>　　主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)

61、錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。</p><p><b>　　7）、法向壓力角</b></p><p>　　加大壓力角可以提高輪齒的強(qiáng)度、減少齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)。對“格里森” 制主減速器螺旋錐齒輪來說，規(guī)定轎車

62、選用14°30´或16°的法向壓力角，為了避免非工作面壓力角過大，現(xiàn)代轎車用的“格里森”制雙曲面齒輪的平均壓力角為19°。</p><p>　　3.4.3 主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計(jì)算（由EXCEL生成）</p><p>　　表3-2 雙曲面齒輪具體參數(shù)</p><p>　　3.4.4 主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)

63、算</p><p>　　在完成 主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，要驗(yàn)算其強(qiáng)度，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠地工作。</p><p>　　齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬km或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此

64、，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過210.9N／mm.下表給出了汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。</p><p>　　表3-3 汽車驅(qū)動(dòng)橋的許用應(yīng)力 </p><p>　　主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩

65、并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。</p><p>　　1）、主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　1、單位齒長上的圓周力</p><p>　　在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其齒輪上的假定單位壓力即單位齒長的圓周力來估算，即</p><p><b>　　

66、（3-7）</b></p><p>　　式中：——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，； </p><p>　　——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取。</p><p>　　按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><

67、;p>　　式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取；</p><p>　　——變速器的傳動(dòng)比，在此為；</p><p>　　——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取。</p><p>　　故上式 </p><p>　　按最大附著力矩計(jì)算：</p><p><b>　　（3-9）</b>

68、;</p><p>　　式中：——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此??；</p><p>　　——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此?。?lt;/p><p>　　——輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取。</p><p>　　故上式 </p><p>　　以上公式參考[1

69、]。</p><p>　　表3-4 汽車車橋設(shè)計(jì)表</p><p>　　在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時(shí)高出表的。</p><p>　　故上述兩種計(jì)算方法均符合標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為：&l

70、t;/p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　式中： ——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　——超載系數(shù)；在此取；</p><p>　　——尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，，在此；</b>

71、</p><p>　　——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，，當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)取，支承剛度大時(shí)取最小值；</p><p>　　——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向</p><p>　　跳動(dòng)精度高時(shí)，可??；</p><p>　　——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；</p><p><b&

72、gt;　　——端面模數(shù)；</b></p><p>　　——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)）。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。按汽車車橋設(shè)計(jì)的圖2-114選取小齒輪的大齒輪。</p><p><b>　　故上式：</b></p><p>　　所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求

73、。</p><p>　　3、輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　雙曲面齒輪輪齒齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中： ——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副??；</p>&

74、lt;p>　　——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可??；</p><p>　　——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對于制造精確的齒輪可??；</p><p>　　——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒

75、間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按汽車車橋設(shè)計(jì)圖3-131選取。</p><p><b>　　故上式</b></p><p>　　由于主、從動(dòng)齒輪大小幾乎相當(dāng)，所以均滿足接觸強(qiáng)度要求。</p><p>　　3.4.5 主減速器齒輪的材料及熱處理</p><p>　　汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作繁重，與傳動(dòng)

76、系其他齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。所以，多驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：</p><p>　　1、具有較高的疲勞彎曲強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；</p><p>　　2、輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；</p

77、><p>　　3、鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減少生產(chǎn)成本并將低廢品率；</p><p>　　4、選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。</p><p>　　汽車主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi</p>

78、;<p>　　用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到58～64HRC，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)時(shí)為32～45HRC，。</p><p>　　由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面

79、不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。</p><p>　　對于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。</p><p>　　3.4.6 主減速器軸承的計(jì)算</p><p>　　影響主減速器軸承使用壽命的主要外因是他的工作

80、載荷及工作條件，因此在驗(yàn)算軸承壽命之前，首先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。</p><p>　　1）、錐齒輪齒面上的作用力</p><p>　　錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿 齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。</p><p>　　為計(jì)算作用在齒輪的

81、圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 　 （3-12）</p><p>　　式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取；</p><p>　　，..

82、.——變速器在各擋的使用率，可參考汽車車橋設(shè)計(jì)表3-41選??；</p><p>　　，...——變速器各擋的傳動(dòng)比；</p><p>　　，...——變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考[1]設(shè)計(jì)表3-41選取</p><p><b>　　故上式</b></p><p>　　對于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑，根據(jù)[1

83、]式3-74所示：</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算、</b></p><p>　　1、齒寬中點(diǎn)處的圓周力</p><p>　　根據(jù)汽車車橋設(shè)計(jì)式3-72所示：</p><p>　　齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 </p>

84、<p>　　式中： ——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見；</p><p>　　——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。</p><p>　　故上式可得出主減速器主動(dòng)齒輪赤寬中點(diǎn)處的圓周力：</p><p>　　2）、雙曲面齒輪的軸向力和徑向力 </p><p>　　主動(dòng)齒輪受力情況

85、如下圖所示</p><p>　　圖3-2 雙曲面齒輪受力圖</p><p>　　如圖3-2，主動(dòng)雙曲面齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，在A點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)，分解成兩個(gè)相互垂直的力和，垂直于OA且位于∠OO′A所在的平面，位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力和沿節(jié)圓母線方向的力。與之間的夾角為螺

86、旋角，與之間的夾角為法向壓力角，這樣就有主、從雙曲面齒輪的軸向力及徑向力A、R，根據(jù)[1]設(shè)計(jì)表3-40得出以下公式：</p><p><b>　　軸向力：</b></p><p>　　主動(dòng)齒輪： （3-13） </p><p>　　從動(dòng)齒輪：

87、 （3-14）</p><p><b>　　徑向力：</b></p><p>　　主動(dòng)齒輪： （3-15）</p><p>　　從動(dòng)齒輪： （3-16）</p><

88、;p>　?。ㄗⅲ?．公式中的節(jié)錐角，在計(jì)算主動(dòng)齒輪受力時(shí)用面錐角代之；計(jì)算從動(dòng)齒輪受力時(shí)用根錐角代之；</p><p>　　2．計(jì)算結(jié)果如軸向力為正，表明力的方向離開錐頂，負(fù)值表示指向錐頂；徑向力是正值，表明力使該齒輪離開，相嚙合齒輪，負(fù)值表明力使該齒輪靠近相嚙合齒輪；</p><p>　　3．當(dāng)計(jì)算雙曲面齒輪受力時(shí)，為輪齒驅(qū)動(dòng)齒廓的法向壓力角。）</p><p&

89、gt;<b>　　故上式得出：</b></p><p><b>　　、、、</b></p><p>　　3）、主減速器軸承載荷的計(jì)算</p><p>　　軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力，根據(jù)[1]設(shè)計(jì)圖3-140、公式3-76、3-77得：</p><p>　　懸臂式支承主動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載

90、荷，軸承A、B的徑向載荷分別是：</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p><b>　　(3-18)</b></p><p><b>　　故上式：</b></p><p>　　對于軸承A，只承受徑向載荷所以采用圓錐滾子軸承32905，此軸承的額定動(dòng)載荷為

91、，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷</p><p>　　有公式 (3-19) </p><p>　　式中:——溫度系數(shù)，在此??；</p><p>　　——載荷系數(shù)，在此??；</p><p>　　——壽命指數(shù)，在此取。<

92、/p><p>　　故上式： </p><p>　　對于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p>　　(3-20) </p><p>　　式中：——輪胎的滾動(dòng)半徑，； </p><p>　　——汽車的平均行駛速度，;對于轎車可取，在此

93、取 km/h。</p><p>　　故上式： </p><p>　　所以軸承能工作的額定軸承壽命：</p><p><b>　　(3-21)</b></p><p>　　式中: ——軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，。</p><p>　　故上式可得軸承A的使用壽命=6188.7h</

94、p><p>　　若大修里程定為公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命,即:</p><p><b>　　(3-22)</b></p><p>　　故上式： </p><p>　　和比較，，故軸承符合使用要求。</p><p>　　軸承B、軸承

95、C、軸承D、軸承E強(qiáng)度都可按此方法得出，其強(qiáng)度均能夠滿足要求。</p><p>　　第四章 差速器設(shè)計(jì)</p><p>　　汽車在行使過程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引

96、起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。</p><p>　　差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。</

97、p><p>　　4.1差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇</p><p>　　普通汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。</p><p>　　普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。</p><p>　　強(qiáng)制鎖止式差速

98、器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。</p><p>　　查閱汽車車橋設(shè)計(jì)，經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。</p><p>　　普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不

99、少裝4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。</p><p>　　4.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇</p><p>　　4.2.1 行星齒輪數(shù)目的選擇</p><p&g

100、t;　　轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，故在此選用2個(gè)行星齒輪的形式。</p><p>　　4.2.2 行星齒輪球面半徑的確定</p><p>　　圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。 </p><p>　　球面

101、半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：</p><p><b>　　(4-1) </b></p><p>　　式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.52～2.99，對于有2個(gè)行星齒輪的轎車取大值；</p><p>　　——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取和的較小值。</p><p>　　故上式 </p>

102、<p>　　差速器行星齒輪球面半徑確定以后，可根據(jù)，來預(yù)選其節(jié)錐距。（參考汽車車橋設(shè)計(jì)公式4-14）</p><p><b>　　故上式</b></p><p><b>　　初步取</b></p><p>　　4.2.3 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇</p><p>　　為了獲得較大的模數(shù)

103、從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于。半軸齒輪的齒數(shù)采用，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)在的范圍內(nèi)。</p><p>　　差速器的兩個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)、之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即

104、應(yīng)滿足的安裝條件為：</p><p>　　(4-2) </p><p>　　式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說，；</p><p><b>　　——行星齒輪數(shù)目；</b></p><p><b>

105、;　　——任意整數(shù)。</b></p><p>　?。▍⒖计囓嚇蛟O(shè)計(jì)公式4-15） </p><p>　　查閱資料，初步定、，經(jīng)驗(yàn)證，符合要求。</p><p>　　4.2.4 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定</p><p>　　首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角，：</p><

106、p><b>　　， </b></p><p>　　再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)：</p><p>　　由于強(qiáng)度的要求在此取</p><p>　　得 ，</p><p><b>　　4.2.5 壓力角</b></p><p>

107、　　目前，汽車差速器的齒輪大都采用的壓力角，齒高系數(shù)為。最小齒數(shù)可減少到，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。</p><p>　　4.2.6 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度</p><p>　　行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常?。?l

108、t;/p><p><b>　　(4-3)</b></p><p><b>　　(4-4)</b></p><p>　　式中： ——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此??；</p><p>　　——行星齒輪的數(shù)目，在此為；</p><p>　　——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x

109、，mm， ，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而；</p><p>　　——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取。</p><p>　　故上式 ： ， </p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　取，</b></p><p>　　4.3 差速器齒輪

110、的集合計(jì)算</p><p>　　表4-1 半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)</p><p>　　4.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，只有左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對滾動(dòng)，所以差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對于疲勞壽命則不予考慮。</p><p>　　根據(jù)[

111、1]公式4-18得，汽車差速器的彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　　(4-5)</b></p><p>　　式中：——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 ，在此為（為差速器的行星齒輪數(shù)）；</p><p><b>　　——半軸齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　、、、

112、——見式（4-4）下的說明；</p><p>　　——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由[1]圖4-9可查得。</p><p>　　故上式所以差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。</p><p>　　第五章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般的非斷

113、開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由于是轎車，采用半浮式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來看比較合適的

114、半軸半徑，然后對它進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：</p><p>　　1、縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，其最大值為，附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取，沒有側(cè)向力作用；</p><p>　　2、側(cè)向力最大時(shí)，其最大值為（發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取，沒有縱向力作用；&l

115、t;/p><p>　　3、垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)），其值為，車輪對地面的垂直載荷，為動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。</p><p>　　由于車輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有： </p><p>　　其中：為車輪對地面的垂直載荷；</p><p>　　為動(dòng)載荷系

116、數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。</p><p>　　5.1半浮式半軸計(jì)算載荷的確定</p><p>　　半浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)上述三種載荷工況進(jìn)行：</p><p>　　5.1.1半浮式半軸在上述第一種載荷工況下載荷</p><p>　　此時(shí)車輪所受的縱向力最大，同時(shí)承受垂向力。半軸同時(shí)承受由力及力引起的彎矩和由引起的轉(zhuǎn)矩。<

117、;/p><p>　　對左、右半軸來說，垂向力為： </p><p>　?。?-1） </p><p>　　式中：——一側(cè)車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）本身對地面的垂直載荷，，查閱資料在此大約為；</p><p>　　——汽車滿載靜止與水平地面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，；</p><p>　　——汽車加速和減